第六章微生物的生长及其控制
微生物的生长繁殖及其控制
注意：要三个以上重复平板平均计数；不适合丝状菌
C，比浊法 在一定波长下，测定菌悬液的光密度，以光密度 (optical density, 即O.D.)表示菌量。 注意： 测量应在菌浓度与O.D.成正比的线性范围内，否则不准
2.重量法 测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法。 以干重（105℃）、湿重直接衡量微生物群体
P146
1.个体计数法 A.直接法
利用血球 计数板， 在显微镜 下计算一 定容积里 样品中微 生物的数 量。
缺点：
不适于1对m运m动2 细菌2的5（计1数6）；中格 需要相对高1的6（细2菌5浓）度小；格， 个体小的细共菌4在00显小微格镜下难以观察；
B.简接法
原理是每个活细菌在适宜的培养基和良好的生长条件下可 以通过生长形成菌落。
• 高密度培养常用于重组蛋白质药物的生产; • 主要的优势:节约成本.
六、微生物培养法概论
• 实验室培养法; • 生产实践中微生物培养法;
实验室培养法
固体培养法
好氧菌：斜面、琼脂平板等
厌氧菌：高层琼脂柱、、厌氧 培养皿、厌氧罐等
液体培养法
试管液体培养 三角瓶液体培养 摇瓶培养 台式发酵罐
生产实践中微生物培养法
μ ：比生长速率，每单位数量细菌
在单位时间增加的量 t：培养时间
重要参数:
（1）繁殖代数（n）
x2=x1·2n 以对数表示： lgx2=lgx1+nlg2
n= 3.322 (lgx2-lgx1)
（2）比生长速率常数（μ）
lgNt - lgN0) μ=
t - t0
（3）代时（G）:在群体生长里,细菌数量增加一
第六章 微生物的生长及其控制1
获得同步生长的方法： 获得同步生长的方法：
同步培养法
诱导法
筛选法
化化化化 物物化化
过过过 区区区区区区区区过 膜膜膜过
获得同步生长的方法主要有两类： 获得同步生长的方法主要有两类：
环境条件诱导法：变换温度、光线、培养基等。 环境条件诱导法：变换温度、光线、培养基等。造成与正常细 胞周期不同的周期变化。 胞周期不同的周期变化。 机械筛选法：选择性过滤、梯度离心。物理方法，随机选择， 机械筛选法：选择性过滤、梯度离心。物理方法，随机选择， 不影响细胞代谢。 不影响细胞代谢。
☆以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律，其结 以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律， 论也基本适用于酵母菌。 论也基本适用于酵母菌。 ☆生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、分裂直至 生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、 死亡的整个动态变化过程。 死亡的整个动态变化过程。 ☆每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长过程却 每种细菌都有各自的典型生长曲线， 有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四个时期。 有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四个时期。
二、以数量变化对微生物生长情况进行测定 （一）直接法
将待测样品制成菌悬液，适当稀释， 将待测样品制成菌悬液，适当稀释，加入血球计数板方 格网的计数室内，在显微镜下直接计数； 格网的计数室内，在显微镜下直接计数；因为计数室的 体积一定， 体积一定，所以能够计算出每毫升待测样品中的细胞个 数； 特点：全菌计数，不区分死菌与活菌； 特点：全菌计数，不区分死菌与活菌； 适用于单细胞微生物：细菌、酵母菌； 适用于单细胞微生物：细菌、酵母菌； 要点：菌悬液浓度应在 个细胞/毫升左右 毫升左右； 要点：菌悬液浓度应在108个细胞 毫升左右；
第六章微生物的生长及其控制
t2 - t1
3.322(lgx2-lgx1) t2 - t1
3.322(lgx2-lgx1)
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一些细菌的代时
菌名
培养基 培养温度 代时
E. coli（大肠杆菌） 肉汤
37℃ 17min
E. coli
牛奶
37
12.5
Enterobacter aerogenes（产气肠细菌）
肉汤或牛奶 37
一般连续培养器 固定化细胞连续培养器
实验室科研用：连续培养器 发酵生产用：连续发酵罐
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（1）恒浊器 — 恒浊连续培养
Ø特点：基质过量，微生物始终以最高速率进行生长 ，并可在允许范围内控制不同的菌体密度；但工艺 复杂，烦琐。 Ø使用范围：用于生产大量菌体、生产与菌体生长相 平行的某些代谢产物，如乳酸、乙醇等。
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（二）指数期
1、特点： Ø 生长速率常数R最大，即代时最短; Ø细胞进行平衡生长，菌体大小、形态、生理特征等比较一致; Ø酶系活跃，代谢最旺盛。
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x2
2、指数期中的的
三个重要参数
x1
t1
t2
u繁殖代数 n=3.322(lgx2-lgx1)
u生长速率常数R= u代时G=
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（三）稳定期
1、特点： （1）R=0，即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，或正生长与负生长相等的动态平衡之中。 （2）菌体产量达到了最高点。 （3）菌体产量与营养物质的消耗间呈现出有规律的比例关系。 （4）细胞内开始积聚糖原、异染颗粒和脂肪等内含物；芽孢杆菌一般在这时开始形成芽孢； （5）通过复杂的次生代谢途径合成各种次生代谢物。
第六章微生物的生长及其控制
（2） 恒化器：
与恒浊器相反，恒化器是一种设法使培养液 流速保持不变，并使微生物始终在低于最高 生长速率下进行生长繁殖的一种连贯培养装 置 在恒化器中，一方面菌体密度会随时间的增 长而增高，另一方面，限制因子的浓度会随 时间的增长而降低，（使菌体生长慢），两 者相互作用，会出现生长与流速相平衡，这 样，即可获得一定生长速率的均一菌体，又 可获得虽低于最高菌体产量，却能保持稳定 菌体密度的菌体。
3、 防腐：（Antisepsis）
是指利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁 殖，从而达到防止食品等发生霉变的措施。
措施：
（1） 低温： （2） 缺氧： （3） 干燥： （4） 高渗： （5） 高酸度： （6） 防腐剂：
4、化疗：（Chemotheraph）
即化学治疗，它是利用对病原菌具有高度毒力，而对 宿主细胞无显著毒性的化学物质来抑制宿主体内病原 微生物的生长繁殖，借以达到治疗在目的。
连续培养的优缺点：
优点： A、高效，简化了装料、灭菌，出料、清洗等 程序。 B、产品质量较稳定。 C、自控，可利用各种仪表加以控制。 D、节约人力、动力、资源（水、汽等） 缺点： A、菌种易于退化 B、易遭杂菌污染。
第二节 影响微生物生长的主要因素
影响微生物生长的外界因素很多，除一些营养 条件外，还有许多物理条件，其中最重要的有 温度，PH、氧气等。 一、 温度： 微生物的生长T有宽窄，但总有最低生长T，最 适生长T，最高T。并称为生长温度三基点。 最低生长T：一般-5---10。C，极端为-30。C 最适生长T：嗜冷菌；中温菌；嗜热菌。 最高生长T：一般为80—95。C，极端为105— 300。C。
三、 影响加压灭菌效果的因素：
第六章 微生物生长
恒化连续培养
随着细菌的生长，限制性因子的浓
度降低，致使细菌生长速率受限，但同 时通过自动控制系统来保持限制因子的 恒定流速，不断予以补充，就能使细菌 保持恒定的生长速率。 常见的限制性营养物质有作为氮源 的氨、氨基酸；作为碳源的葡萄糖、乳 酸及生长因子，无机盐等。
三、同步培养
微生物细胞极其微小，但它也有一个自小到大 的过程，即个体生长。要研究微生物的个体生 长，在技术上是极为困难的。 目前主要使用的方法是： 同步培养技术分析细胞各阶段的生物化学特性 变化。 电子显微镜观察细胞的超薄切片。
死亡原因？ 营养短缺；代谢毒物增 多；pH、Eh改变；溶氧 不足。
t
时间
稳定期与生产实践
指导思想：延长稳定期。 措施： 1.调节pH； 2.注意降温、通风； 3.中和排除有毒代谢产物； 4.稳定期是生产收获时期，注意把握好收获时机。
（4）衰亡期（老年）
死亡率＞出生率 ？ 细胞畸形 细胞死亡,出现自溶 有的微生物细胞产生或释放出一些产物。 如氨基酸、转化酶、抗生素等。现象。
单细胞微生物典型生长曲线
生 长 速 + 率 0 指 数 期
延滞期 指数期 稳定期 衰亡期
_
菌 数 目 的 对 数 值
延 滞 期
总菌数
稳定期
衰 亡 期
活菌数
0 时间t
微生物的数量很大，都是10的n次方，取对数作图时 方便，0-10代表1～1010
（1）延滞期－“万事开头难”
特征： 代谢活跃，个体体积、重量增加，
（2）指数期（青年）
快，平均代时（繁殖一代的时间）最短， 生长速率常数最大。 细胞的化学组成、形态、生理特性比较一致。
微生物学 06 微生物的生长与控制-08级
第二节 微生物培养法 一、实验室培养法
（一）固体培养
1.好氧菌：试管斜面、平板等。 2.厌氧菌 （1）高层琼脂柱：加还原剂,石蜡封口。
（2）Hungate滚管
①厌氧菌计数：铜柱除氧→预还原 培养基、稀释液制备→稀释样品 →滚管→培养→计数。
②预还原培养基和稀释液制备
煮沸驱氧→分装到螺口厌氧滚管
2.获得同步生长的方法
同步培养法诱导法来自筛选法化学诱导 物理诱导
过滤法 区带密度梯度离心法 膜洗脱法
（1）环境条件诱导法
① 温度：适宜和不适宜交替处理，如芽孢杆菌。
② 培养基成分控制
营养不足和营养丰富交替培养； 含抗生素和完全培养基交替培养；
③ 光照和黑暗交替：用于光合细菌。
（2）筛选法
二、分批培养细菌的生长规律 1.分批培养和连续培养 （1）分批培养 菌体→接种到定量的培养基中（不再补充和更换），
有害废物的积累（酸、醇、毒素等）→pH、氧化
还原势等不合适。
③应用 生产上，延长该时期→提高产量（补料、调pH、 提高通气量等）。收获细胞及初级产物的最佳时 期（如乳酸、柠檬酸、SCP等，其产生和细胞生长 同步）。 生物测定维生素、氨基酸和碱基的最佳时期。
（4）衰亡期
负生长，出现衰退形，释放芽孢和次生产物，细 胞死亡、自溶。比其他各时期时间长。
注：稳定期后期或衰亡期→收获次生产物最佳时 期（其产生和细胞生长不同步）。
三、丝状微生物的群体生长规律
孢子接种→液体培养基→培 养（产生孢子否？）。 以时间为横坐标，菌丝干重 为纵坐标，绘曲线。 包括：停滞期；迅速生长期； 衰亡期。 菌 丝 体 干 重
四、微生物纯培养生长的测定 指群体生长（细胞数目或生长量）的测定。
06第六章 微生物的生长及控制
1. 微生物生长繁殖的pH值
大多数细菌、放线菌喜欢生活在中性偏碱的环境中， 细菌最适的pH在7.0~8.0之间，放线菌的最适pH在7.5~8.5 之间； 而酵母菌和霉菌刚好相反，适合在偏酸的条件下生 长，霉菌的最适pH值在4.0~5.8之间，酵母菌在3.8~6.0之 间。
2. pH值对微生物生长的影响
稀释倒平板法
操作较麻烦，对 好氧菌、热敏感 菌效果不好！
2. 膜过滤培养法
菌数低的样品（如水）→ 膜过滤 → 培养 → 菌落计数
3. 显微镜直接计数法
缺点：
① 不能区分死菌与活菌 ② 不适于对运动细菌的计数 ③ 需要相对高的细菌浓度 ④ 个体小的细菌在显微镜下难以观察
4. 比浊法
5. 重量法
为什么氧气存在能够抑制甚至杀死厌氧菌？
氧气进入菌体后，能接受电子而产生不同还原性的氧 离子，如过氧离子、过氧化物自由基。过氧化物自由基和过 氧离子都是很强的氧化剂，对微生物有毒，能氧化微生物过 程中所必需的酶。 好氧菌、兼性需氧菌以及微量需氧菌体内含有过氧化 物歧化酶（SOD)和过氧化氢酶。这两种酶能将过氧化物自由 基和过氧离子还原成没有毒性的水分子，所以它们不会被氧 气所杀死。耐氧菌虽没有过氧化氢酶，但有过氧化物酶，能 合成SOD，而不会被氧毒害。 厌氧菌体内都没有这些酶，所以不能忍受氧气。
将单位体积培养液中的菌体，用清水洗净， 然后放入干燥器内加热或减压干燥，最后测定其 干重。一般来说，干重约为湿重的10~20%，即 1mg干菌 = 5~10mg湿菌 = 4~5×109个菌体。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 6.氮量法(生理指标法)
微生物细胞的含氮量一般比较稳定，所以 常作为生长量的指标。如细菌含氮量约为菌体 干重的14%。含氮量乘以6.25即可粗测出其蛋白 质含量。
微生物第六章总结
2.厌氧菌的液体培养：厌氧罐，厌氧手套箱。
二， 生产实践中培养微生物的装置
（一）固态培养法
1.好氧菌的曲法培养
通风曲：是一种机械化程度和生产效率都较高的现代大规模制曲技术，在我国酱油酿造业种广泛应用。
衰亡期的原因有：外界环境对继续生长越来越不利，从而引起细胞内的分解代谢明显超过合成代谢，继而导致大量菌体死亡。
三， 微生物的连续培养
连续培养：又称开放培养，是相对于上述绘制典型生长曲线时所采用的那种单批培养或密闭培养而言的。
1.连续培养的类型：（1）按控制方式分<1>恒浊器：是一种根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌体密度高，生长速度恒定的微生物细胞的连续培养。<2>恒化器：与恒浊器相反，是一种设法使培养液的流速保持不变，并使微生物始终在低于某最高生长速率的条件下进行生长繁殖的连续培养装置。
3.生长限制因子：凡处于较低浓度范围内可影响生长速率和菌体产量的某营养物。
（三）稳定期：又称恒定期或最高生长期。特点是：生长速率常数R等于零，处在新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等。
1. 生长产量常数Y（生长得率）可表示菌体产量与营养物的消耗关系：y=x-x0/c0-c=x-x0/c0（x为稳定期的细胞干重g/mL，x0为刚接种时的细胞干重，c0为限制性营养物的最初浓度g/mL，c为稳定期时限制性营养物的浓度）
（2）按培养器级数分：单级连续培养器和多级连续培养器两类。
2.连续培养用于生产实践称为连续发酵。连续发酵与单批发酵相比优点是：（1）高效（2）自控（3）产品质量较稳定（4）节约了大量动力。缺点是：（1）菌种易退化（2）易污染杂菌。
第六章微生物的生长繁殖及其控制
第六章微生物的生长生殖及其操纵一、微生物生长生殖的概念微生物的生长是指细胞物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大的生物学过程。
当细胞个体生长到一定时期，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加即生殖。
在高等生物里这两个过程能够明显分开，但对低等特别是单细胞的微生物，由于细胞小，这两个过程紧密联系、特别难划分，因此，微生物的生长生殖，一般指群体生长，这一点与研究动物、植物有所不同。
1、细菌一般没有有性生殖，多采纳二分裂方式。
2、真菌除了进行无性生殖，产生大量孢子如分生孢子、节孢子、厚垣孢子、孢囊孢子等外，还能进行有性生殖，产生有性孢子如卵孢子、接合孢子、孢囊孢子等。
二、微生物生长的测定微生物生长：单位时刻里微生物数量或生物量〔Biomass〕的变化个体计数微生物生长的测定：群体重量测定群体生理指标测定〔一〕以数量变化对微生物生长情况进行测定通常用来测定细菌、酵母菌等单细胞微生物的生长或样品中所含微生物个体的数量〔细菌、孢子、酵母菌〕。
1、培养平板计数法样品充分混匀后，取一定量的稀释液涂布或倾注在平板上，进行培养，统计平板上长出的菌落数。
注重：1）同一稀释度三个以上重复,取平均值；2）每个平板上的菌落数目适宜，便于正确计数；一个菌落可能是多个细胞一起形成，因此在科研中一般用菌落形成单位〔colonyformingunits，CFU〕来表示，而不是直截了当表示为细胞数。
2、膜过滤培养法当样品中菌数特别低时，能够将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品通过膜过滤器，然后将膜转到相应的培养基上进行培养，对形成的菌落进行统计。
3、Themostprobablenumbermethod〔液体稀释法〕1〕未知样品进行十倍稀释；2〕取三个连续的稀释度平行接种多支试管并培养；3〕长菌的为阳性，未长菌的为阴性；4〕查表推算出样品中的微生物数目；4、显微镜直截了当计数法采纳细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行直截了当计数，计算一定容积里样品中微生物的总数量。
第六章微生物的生长及其控制
第六章微⽣物的⽣长及其控制第六章微⽣物的⽣长及其控制1.概述⽣长:细胞物质有规律地,不可逆地增加,导致细胞体积扩⼤的⽣物学过程.繁殖:微⽣物⽣长到⼀定阶段,由于细胞结构的复制与重建并通过特定的⽅式产⽣新的⽣命个体，即引起⽣命个体数量增加的⽣物学过程。
⽣长是⼀个量变的过程，繁殖是⼀个质变的过程2.细菌的个体⽣长1.染⾊体DNA的复制和分离细菌的染⾊体为环形双链DNA分⼦。
染⾊体⼀双向的⽅式进⾏连续的复制，在细胞分裂之前不仅完成了染⾊体的复制，⽽且也开始了2个⼦细胞DNA分⼦的复制。
当细胞的⼀个世代即将结束时，不仅为即将形成的2个⼦细胞各备有⼀份完整的遗传信息，⽽且也具有已经按亲本⽅式复制的基因组。
其复制点附着在细胞膜上，随膜的⽣长和细胞分裂，2个未来的⼦细胞基因组不断地分离，最后达到2个⼦细胞中。
细菌在个体⽣长中通过染⾊体DNA的复制，使其遗传特性能保持⾼度的连续性和稳定性。
2.细胞壁的扩增细胞在⽣长过程中，细胞壁只有通过扩增，才能使细胞体积扩⼤。
3.细菌分裂的调节细菌进⼊分裂时期，此时在细菌长度的中间位置，通过细胞质膜内陷并伴随新合成的肽聚糖插⼊，导致横隔壁向⼼⽣长，最后在中⼼回合，完成⼀次分裂，将细菌分裂成2个⼤⼩相等的⼦细菌。
细胞在⽣长和分裂伴随细胞壁的裂解和闭合2个过程。
前者将细胞壁打开，有利于细胞壁物质插⼊；后者在新合成的细胞壁物质插⼊后的开⼝处重新闭合形成完整的细胞壁，以利于机体⽣存。
影响细菌的⽣长和分裂的主要因素是：转肽酶（催化2个肽聚糖的短肽链的链接）；D-Ala-D-Ala-梭肽酶（催化五肽转变为四肽）青霉素竞争性抑制转肽酶。
3. 细菌的群体⽣长繁殖1.⽣长的规律细菌以⼆分裂繁殖,即细胞核⾸先进⾏有丝分裂,然后细胞质通过胞质分裂⽽分开,形成2个相同的个体.分批培养:在封闭系统中对微⽣物进⾏的培养,既不补充营养也不移去培养物质，保持整个培养液体积不变的培养⽅式。
培养曲线：以时间为横坐标，以菌数为纵坐标，依据不同培养时间⾥细菌数量变化，作出培养期间菌数变化规律的曲线。
【南昌大学】优质课《微生物学》 第-六-章--微生物的生长及其控制方法
迟缓期出现的原因：调整代谢 在生产实践中缩短迟缓期的常用手段：
(1)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；
(2)利用对数生长期的细胞作为种子； (3)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大； (4)适当扩大接种量
南昌大学
食品院食品微生物组
对数生长期(Log phase)：
又称指数生长期(Exponential phase)，在生长曲线中，紧接着迟 缓期的一段细胞数以几何级数增长的时期。 对数生长期特点： 平衡生长； 酶系活跃、代谢旺盛；生长速率常数R最大、代 时最短。 是研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作种 子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。
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3. 稳定生长期(Stationary phase)：
由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不 适宜于细菌生长，导致生长速率降低直至零。
稳定生长期又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌 数最高并维持稳定。
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4. 衰亡期(Decline或Death phase)：
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（二）恒浊连 续培养
概念：在恒浊器内，调节培养基流速，使细菌培养液浊度保 持恒定的连续培养方法。 原理：维持菌浓度不变。 特点：基质过量，菌以最高速率生长；但工艺复杂，烦琐。
在恒浊连续培养中装有浊度计，借光电池检测培养室中的浊 度(即菌液浓度)，并根据光电效应产生的电信号的强弱变化， 自动调节新鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速。
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对数生长期(Log phase)的重要参数：
（1）繁殖代数（n）
X2=2n . X1 lgX2=lgX1 ＋n lg2 n =（lgX2-lgX1）/lg2 =3.322（lgX2-lgX1）
第六章 微生物生长及其控制
第五节 有害微生物生长繁殖的控制
一、基本概念
防腐(antisepsis)：在某些化学物质或物理因子作用下，能防止 或抑制霉腐微生物生长的一种措施 。比如:低温、缺氧、干燥、 高渗、高酸度、高醇度、加防腐剂等等。 消毒(disinfection)：利用某种方法杀死或灭活物质或物体中所 有病原微生物的一种措施。比如：巴氏消毒法 灭菌(sterilization)：指利用某种方法杀死物体中包括芽孢在内 的所有微生物的一种措施。包括杀菌和溶菌。比如：高压蒸汽 灭菌法 化疗(chemotherapy)：利用具有选择毒性的化学物质如磺胺、 抗生素等对生物体内部被微生物感染的组织、病变细胞进行治 疗，以杀死组织内的病原微生物或病变细胞，但对机体本身无 毒害作用的治疗措施。以达到治疗传染病的目地。 四个概念的比较：p174表6-8
G = t1 - t0 /3.32(lgy - lgx) 特点：1）细菌个体形态、化学组成和生理特性等均 较一致2）代谢旺盛3）生长迅速、代时最短。 应用：研究微生物基本代谢、生理的良好材料。也常 在生产上用作种子
3.稳定期
表现： 新增殖细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，活菌数动态 平衡。 特点： 1）生长速率为0---动态平衡,细胞总数最高. 2）细胞内开始积累内含物 3）开始形成芽孢、次生代谢物 原因： 养分减少；有毒代谢物产生。 延长： 补料，调pH、温度等。
嗜冷微生物 兼性嗜冷微生物 嗜温微生物 嗜热微生物 超嗜热或嗜高温微生物
最适生长温度：某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度
(二) PH
微生物生长过程中机体内发生的绝大多数的反 应是酶促反应，而酶促反应都有一个最适pH范围， 在此范围内只要条件适合，酶促反应速率最高，微 生物生长速率最大，因此微生物生长也有一个最适 生长的pH范围。
第六章 微生物的生长及控制
第一节
生长 （量变） 繁殖 （质变）
微生物的培养
生物个体由小到大的增长，即表现为细胞组分 与量方面结构在的增加 指生物个体数目的增加
群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖
在单细胞微生物中，生长繁殖的速度很快，而且两者 始终交替进行，个体生长与繁殖的界限难以划清，因此实
际上常以群体生长作为衡量微生物生长的指标。
或密度梯度离心的方法，选择同一生长阶段的细 胞。
18
第二节
微生物的生长规律
离 心 沉 降 分 离 法
19
膜 洗 脱 法
第二节
2.诱导法
微生物的生长规律
诱导法：采用物理、化学因子使微生物细胞生长进
行到某个阶段而停下来，使先到达该阶段的微生物
细胞不能进入下一个生长阶段，以达到诱导微生物
细胞同步生长的目的。
第二节
微生物的生长规律
延滞原因：适应新的环境条件，合成新的酶，
积累必要的中间产物。
影响延迟期长短的因素： ①菌种 ： 繁殖速度较快的菌种的延迟期一般 较短； ②接种物菌龄 ： 用对数生长期的菌种接种时， 其延迟期较短，甚至检查不到延迟期； ③接种量：一般来说， 接种量增大可缩短甚至 消除延迟期（发酵工业上一般采用1/10的接种 量）；
最高菌体产量。
应用范围：实验室科学研究
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第二节
微生物的生长规律
恒 化 培 养 器
36
第二节
微生物的生长规律
连续培养技术——恒浊培养
概念：通过调节培养基流速，使培养液浊度保持恒定的连 续培养方法。 原理：通过调节新鲜培养基流入的速度和培养物流出的速 度来维持菌浓度不变,即浊度不变。主要采用恒浊器， 当浊度高时，使新鲜培养基的流速加快，浊度降低，则 减慢培养基的流速。 特点：基质过量，微生物始终以最高速率进行生长，并可 在允许范围内控制不同的菌体密度；但工艺复杂，烦琐。 使用范围：用于生产大量菌体、生产与菌体生长相平行的 某些代谢产物，如乳酸、乙醇等。
6食品微生物学
1
微生物生长：可分为个体生长与群体生长，个体生长是单个细胞的成 分不可逆和按比例的增加，群体生长为单位时间内细胞数量或细胞质 量的增加。
个体生长 个体繁殖 群体生长 群体生长＝ 个体生长＋个体繁殖 微生物学中提到的生长，一般均指群体生长。
2
测定生长繁殖的方法
1、测生长量
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麦氏比浊法： 取质量大小一致的试管10支，分别加入1％纯氯化钡液0.1、0.2、0.3、 0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0mL，再于各管中添加1％纯硫酸液， 使各管中液体的总量均为10mL，即生成不同量的硫酸钡，用火焰将管口 封闭或用胶赛赛紧，并在管上标出1、2、3－10字样，即为麦氏比浊管。
6
②生理指标法
微生物的许多生理指标与其生长量相平行，可根据实验目的和条件适当 选用。最重要的如测含氮量法，一般细菌含氮量为干重的12.5%，酵母 菌为7.5%，霉菌为6.0%，根据一定体积培养液中的含氮量再乘以6.25， 就可测得粗蛋白的含量；还可以测含碳、磷、DNA、RNA、ATP、DAP（二 氨基庚二酸）、几丁质或N-乙酰胞壁酸等含量；此外，产酸、产气、耗 氧、产热等指标，有时也用于生长量的测定。
（2）间接法
平板菌落计数法：根据营养琼脂平板上的“菌落形成单位”（CFU） 进行计数。可用浇注平板或涂布平板等方法进行。 厌氧菌的菌落计数法：亨盖特滚管培养法、半固体深层琼脂法。
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(2)间接法 ①比浊法 分光光度法:
微生物悬液中细胞的数量越多，浊度越大，在一定浓度范围内， 悬液中的细菌细胞浓度与光密度(OD值）成正比，同透光度成反比。
预先测定光密度与细菌数目的关系曲线，然后根据此曲线查得待 测样品细菌数。用分光光度法测定，一般选用450－650nm波段。注意 事项：菌悬液细胞浓度不宜过高或过低；培养液的颜色不宜过深，因 为颗粒性杂质也会干扰测定结果。
2020年(生物科技行业)江苏大学考研微生物资料
（生物科技行业）江苏大学考研微生物资料第六章微生物的生长及其控制1、名词解释：生长产量常数（Y），最适生长温度，巴氏消毒法，抗生素，抗代谢药物，选择毒力，生长限制因子。
生长产量常数（Y）：指菌体产量和限制性营养物消耗的比例关系。
最适生长温度：某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。
巴氏消毒法：用较低的温度处理牛乳或其他液态食品，杀死其中可能存在的无芽孢病原菌而又不损害营养和风味的消毒方法。
抗生素：抗生素是生物在其生命活动中产生的壹种次生代谢产物或其人工衍生物，能对他种生物的生命活动产生抑制作用或致死作用。
抗代谢药物：又称代谢拮抗物、代谢类似物，是指在结构上和生物体所必需的代谢物相似，能够和正常代谢途径中特定的酶发生竞争性反应，从而阻碍酶的功能、干扰代谢的正常进行的物质。
选择毒力：抗生素对人体及动、植物组织的毒力，壹般远小于它对致病毒的毒力，这称为抗生素的选择毒力。
生长限制因子:凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率和菌体产量的营养物，就称生长限制因子。
MIC：最小抑菌浓度，表示某药物对某菌的最小抑菌浓度，常以μg/ml或μ/ml 来表示。
2、什么是典型生长曲线？它可分几期？划分的依据是什么？各期特点如何？典型生长曲线：将少量纯种单细胞微生物接种到恒容积的液体培养基中培养。
在适宜条件下，其群体就会有规律地生长，定时取样测定细胞含量，以细胞数目的对数值作纵坐标，以培养时间作横坐标，就能够画出壹条有规律的曲线，这就是微生物的典型生长曲线。
划分的依据：单细胞微生物。
特点：(1)延滞期(停滞期、调整期)：a.生长速率常数为零；b.细胞形态变大或增大；c.细胞内RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性。
d.合成代谢活跃；e.对外界不良条件的反应敏感。
(2)对数期：菌体细胞生长的速率常数R最大，分裂快，代时短，细胞进行平衡生长，菌体内酶系活跃，代谢旺盛，菌体数目以几何级数增加，群体的形态和生理特征最壹致，抗不良环境的能力强。
微生物的生长及其控制
微生物生长的测定：测定微生物的生长情况，可选用微生物的细胞数目或者生长量等作为指标。
测定细胞数目常用直接计数法、间接计数法以及其他计数法(比浊法和膜过滤等)；测定微生物的生长量常用测体积、称分量的直接法以及测含氮量、DNA 含量和其他生理指标的间接法。
同步生长：通过同步培养的手段而使细胞群体中各个体处于分裂步调一致的生长状态，称为同步生长。
获得微生物同步生长的方法主要有选择法和诱导法两大类。
典型生长曲线：单细胞微生物在分批培养时，其生长规律可用典型生长曲线描述，通常可分为四个时期：延滞期、指数期、稳定期和衰亡期。
研究和运用微生物生长规律对基础理论研究和指导生产实践都有重要的意义，连续培养的产生就是一例。
影响微生物生长的因素：影响微生物生长的环境因素主要是温度、氧气和pH。
根据最适生长温度的不同可将微生物分为三类：嗜冷菌、嗜温菌和嗜热菌。
根据微生物和氧的关系，可把它们分为专性好氧菌、兼性厌氧菌、微好氧菌、耐氧菌和(专性)厌氧菌五大类。
不同微生物有其生长的最适pH 范围；微生物生长会改变环境的pH 并导致对自身生长的不利状态，为此，在实验室或者生产实践中就应采用相应措施调整微生物培养物的pH。
微生物培养法：实验室和生产实践中培养微生物的方法和装置不少。
在实际工作中通常根据微生物的种类和培养目的等方面的不同进行选择。
微生物生长的控制：微生物研究或者生产实践中，往往需要控制所不期望的微生物的生长。
任何杀死或者抑制微生物的方法都可以达到控制微生物生长的目的，它们包括加热、低温、干燥、辐射、过滤等物理方法和消毒剂、防腐剂、化学治疗剂等化学方法两大类。
灭菌：利用强烈的理化因素杀死物体中所有微生物的措施称为灭菌。
消毒：采用温和的理化因素杀死物体中所有病原微生物的措施称为消毒。
防腐：利用某种理化因素抑制微生物生长的措施称为防腐。
化疗：利用具有高度选择毒力的化学物质抑制宿主体内病原微生物或者病变细胞的治疗措施微生物在适宜的环境条件下，不断吸收营养物质，按其自身方式进行新陈代谢。
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第六章微生物的生长及其控制微生物不论其在自然条件下还是在人为条件下发生作用，都是通过“以数取胜”或“以量取胜”。
生长和繁殖就是保证微生物获得巨大数量的必要前提。
微生物生长是指由于细胞成分的增加导致微生物的个体大小、群体数量或两者的增长。
个体细胞生长：细胞内组分的增加，导致细胞总量（体积、质量、大小）扩个体繁殖：是微生物个体生长到一定阶段，由于细胞结构的复制与重建并通由于微生物个体微小，以个体为对象研究其生长和繁殖十分不便，常以群体数量的变化来研究微生物的生长。
在微生物学中，凡说“生长”一般均指群体生长，这与研究大型生物有所不同。
群体生长：指在一定时间和条件下，微生物细胞总量的增加。
既有量变也有质变。
三者之间的关系：个体生长→个体繁殖→群体生长群体生长＝个体生长＋个体繁殖第一节测定生长繁殖的方法测定生长的方法是以原生质含量的增加为基础，测定繁殖是建立在计算个体数目上。
一、测生长量直接方法：测菌体细胞（数）量、菌体体积、菌体质量等；间接方法：根据细胞内某种物质的含量或某种代谢活动强度间接测定。
（一）直接法1、测体积这是一种粗放的方法。
将待测培养液放在刻度离心管中作自然沉降或离心沉降，观察其体积。
污泥沉降比（SV）：为含有污泥的混合液在量筒中静置30 min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分数，以%表示。
又叫30 min沉淀率。
该参数是评定活性污泥质量的重要指标之一。
正常范围为15-30%。
2、称重此法的原理是根据每个细胞有一定的重量而设计的。
它可以用于单细胞、多细胞以及丝状体微生物生长的测定。
包括称干重（DCW）和湿重。
将一定体积的样品通过离心或过滤将菌体分离出来，经洗涤，再离心后直接称重，求出湿重。
如果是丝状体微生物，过滤后用滤纸吸去菌丝之间的自由水，再称重求出湿重。
不论是细菌样品还是丝状菌样品，可以将它们放在已知重量的平皿或烧杯内，于105℃烘干至恒重，取出放入干燥器内冷却，再称量，求出微生物干重。
微生物干重一般为其湿重的10%-20%。
以上都是液体培养时的称重法。
如果要测定固体培养基上生长的放线菌或丝状真菌，可先加热至50℃，使琼脂熔化，过滤得菌丝体，再用50℃的生理盐水洗涤菌丝，然后按上述方法求出菌丝体的湿重或干重。
（二）间接法1、比浊法采用分光光度计对微生物菌悬液进行测定，波长通常在450-650 nm之间。
原理：细胞越多，浊度就越大，则分光光度计测量的光密度值（OD值）就越大。
对于单细胞微生物，在一定范围内OD值与细胞总数成正比关系。
2、生理指标法微生物生长过程中，生长量与很多生理指标相平行，可以通过测定细胞的含N、C、P、DNA量等间接计算。
原理：若某物质在各细胞中的含量一样，那么细胞构造中这种物质的总量就与总的微生物细胞量直接相关。
氮量测定法：细菌含氮量6.5%-13%霉菌含氮量4.5%-8.5%酵母菌含氮量7.5%左右粗蛋白含量=含氮量×6.25方法有：凯氏定氮法、Nessler法、过氯酸消化法等。
二、计繁殖数对于繁殖来说，一定要计算微生物的个体数目，所以计繁殖数只适用于单细胞状态的微生物或丝状微生物所产生的孢子。
（一）直接法直接法就是指在显微镜下直接观察细胞并继续计数的方法，所得的结果是包括死细胞在内的总菌数。
1、比例计数法将已知颗粒浓度的液体与一待测细胞浓度的菌液按一定比例均匀混合，在显微镜视野中数出各自的数目，然后求出未知菌液中的细胞浓度。
2、血球计数板法采用血球计数板测定一定体积中的细胞总数目的常规方法。
测定中按统计学原理计数n格中微生物细胞数量，取平均值。
优点：此法容易、迅速、成本低、而且能观察细胞的大小和形态特征。
缺点：①样品中细胞数量不能太少；②无特别的技术就不能区分死活细胞。
鉴别死活细胞可以先进行染色处理。
原理：美蓝进入活细胞后，可被还原脱色，而死细胞及代谢缓慢的老细胞，无还原能力可被着色，借此可区分活菌和死菌。
（二）间接法：活菌计数法。
液体培养基变浑浊、固体培养基上（内）长菌落。
菌落计数法最常用。
原理：活菌能在固体培养基上（内）形成菌落。
1、倾倒平板法/浇注平板法/混菌法方法：取一定体积的稀释菌液与合适的固体培养基在其凝固前（50℃左右）均匀混和。
保温培养。
稀释平板计数时，在一个9cm直径的培养皿平板上，不同种类微生物的稀释度计数标准是：细菌：50-500个菌落；放线菌：30-300个菌落；真菌：10-100个菌落CFU PFU菌落计数器从平板上（内）出现的菌落数乘上菌液的稀释度，即可计算出原菌液中含有的活菌数（一个菌落来源于一个活细胞）。
2、涂布平板法a—将少量样品加到已凝固的琼脂平板中央；b—将玻璃三角棒浸入酒精；c —将蘸有酒精的涂布棒在火焰上灼烧后冷却；d—均匀涂布后适当条件下培养方法：取一定体积的稀释菌液，涂布于已凝固的固体培养基平板上。
保温培养。
从平板上出现的菌落数乘上菌液的稀释度，即可计算出原菌液中含有的活菌数（一个菌落来源于一个活细胞）。
3、滤膜培养法方法：使样品滤过一种特制的，孔径小于细菌个体的滤膜，然后将滤膜置于培养基上或浸润有液体培养基的垫状物上培养，通过计算在滤膜上形成的菌落数就可知样品中的活菌数。
第二节微生物的生长规律一、微生物的个体生长和同步生长1、微生物的个体生长细菌的个体生长包括细胞结构的复制与再生、细胞的分裂与控制。
在整个生长过程中，微小的细胞内发生着阶段性极其复杂的生物化学变化和细胞学变化。
研究这一变化，目前使用的方法有两种：一是用电子显微镜观察细胞的超薄切片；二是使用同步培养技术。
2、微生物的同步生长在分批培养中，细菌群体能以一定速率生长，但所有细胞并非同时进行分裂。
也就是说，培养中的细胞不处于同一生长阶段，它们的生理状态和代谢活动也不完全一样。
显然，如果以群体测定结果的平均值代表单个细胞就必须设法使群体处于同一发育阶段，使群体和个体行为变得一致，因而发展了单细胞的同步培养技术。
同步培养法：使培养基中所有微生物细胞处于相同的生长阶段的培养方法。
用同步培养法所得到的细胞叫同步细胞或同步培养物。
意义：采用同步培养技术就可以用研究群体的方法来研究个体水平上的问题。
同步生长：培养物中所有的微生物细胞都处于同一生长阶段，并能同时分裂的生长方式。
获得同步生长的方法：（一）机械法：依据：处于同一生长阶段的细胞的体积、大小相同。
1、过滤分离法：应用各种孔径大小不同的微孔滤膜，可将不同步的大小不同的细胞分开，然后用同样大小的细胞进行培养便可获得同步培养物。
2、离心法：通过密度梯度离心就可使处于不同生长阶段的大小不同的细胞群体在一定程度上分开，然后用同样大小的细胞进行培养便可获得同步培养物。
3、硝酸纤维素滤膜法：常用（二）环境条件控制技术即用温度、培养基成分或用能够影响细胞周期中主要功能的代谢抑制剂等条件，来诱导细菌进行同步生长的方法。
二、单细胞微生物的典型生长曲线除某些真菌外，我们肉眼看到或接触到的微生物已不是单个，而是成千上万个单个的微生物组成的群体。
微生物接种是群体接种，接种后的生长是微生物群体繁殖生长。
分批培养：在一个密闭系统内一次投入液体培养基，一次接种，经过若干时间的培养后再将培养液一次放出的培养操作类型。
生长曲线：即分批培养生长曲线。
以培养时间为横坐标，以细胞数目的对数值为纵坐标，绘制所得曲线。
一条典型的生长曲线至少可以分为迟滞期、指数期（对数生长期）、稳定期和衰亡期等四个生长时期。
1、迟滞期（1）现象：活菌数没增加，曲线平行于横轴。
通常，细菌、酵母菌的迟滞期最短，霉菌次之，放线菌最长。
（2）细胞特点：①生长速率为0；②细胞形态变大或变长；③细胞内RNA，尤其是rRNA含量增高；④合成代谢活跃，易产生各种诱导酶（为适应环境）；⑤对外界不良条件（如NaCl溶液浓度、热、紫外线、X-射线、抗生素等物理化学因素）反应敏感。
（3）影响延滞期长短的因素①菌种通常，细菌、酵母菌的迟滞期最短，霉菌次之，放线菌最长。
通过遗传学方法改变种的遗传特性使延滞期缩短，选用繁殖快的菌种。
②接种龄接种龄：是指种子罐中培养的菌种开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。
接种龄以菌种处于生命力极为旺盛的对数生长期末期，且培养液中菌体量还未达到最高峰时较为合适。
此时的种子能很快适应环境，生长繁殖快，可以大大缩短延滞期。
过于年轻的种子接入种子罐后，往往会出现前期生长缓慢、整个发酵周期延长、产物开始形成的时间推迟。
过老的种子会引起生产能力下降而菌体过早自溶。
实际中，最适合的接种龄应通过多次实验确定。
③接种量接种量：是指移入的种子液与接种后培养液体积的比例。
接种量的大小取决于生产菌种在发酵罐中生长繁殖的速度。
适当扩大接种量可缩短延滞期，克服不良的影响。
当种子量多时，种子液中含有大量体外水解酶类，有利于对基质的利用，并且生产菌迅速被占据了整个培养环境，则可减少染菌的机会。
但是，如果接种量过多，造成培养液粘度增加，溶解氧不足等。
接种量一般为10%（V/V）。
④培养基成分培养基成分相差太大，接种后细胞适应时间长。
所以，应尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大，以缩短适应时间。
在发酵中，常使发酵培养基的成分与最后一级种子培养基的成分保持一致。
（4）产生原因由于微生物进入新环境，代谢系统有一个适应过程。
因此，延滞期又叫调整期或适应期。
产生的原因可能是：①接种后，新的M与原来的M成分不同，细胞需要时间合成新的酶来利用新的营养物质；②接种后，细胞内的一些关键小分子、离子或酶由于稀释作用导致浓度下降，恢复到原来水平需要时间；③种子较老，缺乏ATP，必需的辅助因子及核糖体；④细胞可能受损伤而需要一段时间恢复。
2、对数生长期/指数期细菌经过迟滞期进入对数生长期，并以最大的速率（且生长速率不变）生长和分裂，导致细菌数量呈对数增加，而且细胞内各成分按比例有规律地增加。
（1）现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。
（2）细胞特点①生长速率常数最高，代时最短且稳定。
因为这时养分、空间较丰裕，而排出的代谢物还不足以影响生长。
若培养基及培养条件适当，生长速度就更快。
在对数期，每个细胞以恒定时间间隔进行分裂，细胞数量以2n方式增加（因而细胞数量以指数或对数方式增加）。
细胞数目增加一倍所需要的时间称为代时或倍增时间。
②细胞生长平衡a.所有细胞组分呈彼此相对稳定速度合成；b.大小、组成、生理特征等均趋于一致。
若营养水平或其它环境条件改变，将导致不均衡生长。
③酶系活跃，代谢旺盛。
意义：对数生长期细菌的代谢活性、酶活性高而稳定，大小比较一致，生活力强，因而它广泛地在生产上用作“种子”和在科研上作为理想的实验材料。
（3）影响对数生长期长短的因素①菌种代时随菌种而异。
例如，大肠杆菌为12.5-17 min，枯草芽孢杆菌26-32min，结核分枝杆菌792-932 min。